Générer des pixels à partir des photosites d'un capteur
Pas encore de compte ?
La grille de Bayer est constituée de 50 % de filtres verts, 25 % de filtres rouges et 25 % de filtres bleus afin de représenter le plus fidèlement possible la perception visuelle de l’œil.
Un œil est en effet deux fois plus sensible au vert qu’au bleu et au rouge.
On utilise une grille de Bayer pour gérer la couleur.
La grille de Bayer recouvre les photosites.
Cela permet d’associer chaque photosite à l’une des 3 couleurs élémentaires selon un filtre (Rouge, Vert et Bleu).
Un objectif d’appareil photo est un assemblage de lentilles convergentes et divergentes qui ont chacune un rôle particulier.
Le capteur est photosensible car il transforme les particules de lumière ou photons en signaux électriques grâce aux photosites.
Chaque photosite indique la quantité de lumière qui le frappe.
Chaque photosite correspond à un pixel de la photo.
Quand on assemble les informations recueillies par tous les photosites, il devient possible de reconstituer l’image.
L'information optique devient une information numérique.
Le but de l’appareil photo n’est pas de capter tous les photons qui pénètrent l’objectif.
Son but est de recréer une image qui ressemble à celles que nos yeux perçoivent.
Il convient donc d’exclure les rayons imperceptibles aux humains que sont les ultraviolets et les infrarouges.
Les photosites qui recueillent la lumière ne sont pas sensibles à la longueur d’onde des photons qu’ils reçoivent, ils sont insensibles à la couleur et voient le monde en noir et blanc.
Afin de créer une photo couleur, on dispose devant chaque photosite un filtre qui laisse passer les photons d’une couleur particulière qui sont le rouge, le vert ou le bleu.
Le fait de connaître l’emplacement de chaque filtre permet de savoir à quelle couleur chaque photosite correspond.
L’ensemble de ces petits filtres est appelé une Matrice de Bayer.
L'œil humain est plus sensible au vert qu’aux autres couleurs.
Ce qui fait que dans une matrice de Bayer il ya deux fois plus de filtres verts que de filtres rouges ou bleus.
Motifs du filtre de bayer
Comment fonctionne les photosites ?
Le capteur est composé d'un grand nombre de photosites qui vont recevoir des ondes lumineuses.
L'intensité lumineuse va être convertie en tension électrique grâce aux convertisseurs photoélectrique.
Comment calculer le nombre de photosites ?
La surface du capteur divisée par le nombre de megapixel donne le nombre des photosites.
Pourquoi y A-T il deux fois plus de photosites verts que de photosites rouges ou bleus ?
On note qu'il y a deux fois plus de photosites verts que de rouges ou de bleus.
Cela permet de compenser une caractéristique de la vue humaine qui est plus sensible au vert qu'aux rouge et au bleu.
Pour chaque pixel, un seul canal rouge, vert ou bleu est enregistré.
Quel est le bon groupement de photosites à choisir ?
Le groupement de photosites doit fonctionner quelque soit sa position dans l'image, il doit être le plus petit possible et doit contenir un ou plusieurs photosite R, un ou plusieurs photosite V, un ou plusieurs photosite B.
Quelle est la différence entre un pixel et un photosite ?
Le photosite capte la lumière tandis que le pixel est quand à lui l'élément de l'image numérique.
Avec un capteur à matrice de Bayer il faut 4 photosites (2 dédiés au vert, 1 au bleu et 1 au rouge) pour constituer 1 pixel.
Qu'est-ce que la résolution de l'image ?
La résolution d'une image est le nombre de pixels par pouce qu'elle contient (1 pouce = 2.54 centimètres) ainsi que sa largeur et sa hauteur.
Elle est mesurée en pixels par pouce (PPP).
Plus il y a de pixels par pouce, plus l'image est de haute qualité.
Quel est le rôle du filtre de Bayer ?
Le réseau de microlentilles fait concentre la lumière sur chacune des photodiodes.
Le filtre de Bayer (CFA pour Color Filter Array) permet à chaque pixel de ne recevoir qu'une seule information colorée.
Le capteur est ici constitué de 12 photosites en largeur sur 18 photosites en longueur avec sa grille de Bayer associée.
Génération d’un pixel à partir 9 photosites, c'est à dire le photosite central et ses 8 voisins
Qu’est-ce qu’un pixel ?
Le pixel (px) est l'élément qui constitue une image numérique qui est matricielle.
R = Moyenne des valeurs des photosites rouge
G = Moyenne des valeurs des photosites vert
B = Moyenne des valeurs des photosites bleu
Le drapeau suédois est constitué de deux couleurs, le bleu et le jaune qui s’obtient en mélangeant du rouge et du vert.
Vous pouvez constater que le front jaune - bleu n'est pas propre.
Diffraction et dimensions des photosites
La diffraction est un phénomène physique qui affecte la nettetée de l'image.
Elle est plus ou moins visible sur l'image en fonction de la dimension des photosites qui permettent de calculer la valeur de chaque pixel.
Principe de la diffraction
Lorsque la lumière passe par un petit orifice tel qu'un diaphragme d'objectif d'appareil photo, celle-ci s'étale.
A partir du diaphragme, la lumière s'évase en un cône.
La lumière va imprimer des points bien précis sur le capteur de l'appareil photo qui va alors former des taches plus ou moins circulaires sur l'image.
Dece fait, l'orsque l'on ferme le diaphragme de l'appareil, l'image devient plus floue et chaque point devient une tache.
La diffraction limite la résolution maximale de l'image, c'est-à-dire la dimension du plus petit détail que l'on pourra distinguer.
La diffraction peut être totalement invisible, pour cela, il suffit que l'écart entre deux photosites soit beaucoup plus grand que le diamètre de la tache la plus petite que l'objectif est capable de produire.
Cela se traduit par des zones floues sur l'image.
Ici la tache est négligeable.
Ici la tache devient perceptible.
Dans ce dernier cas, peu importe que l'on ait ou non beaucoup de pixels car le détail qu'ils doivent enregistrer n'existe pas.
D’autres types de matrice
A la place du bleu, du rouge et du vert, on peut utiliser le cyan, le magenta et le jaune pour produire une image par synthèse soustractive.
RAW Images 35 RAW formats including RAF, 3FR, RAW, MOS, MRW, RAF, PEF, ORF, NEF, ERF, RWL, EXR, SGI, DNG, CR2, CRW, ARW, SRF, X3F, KDC, SR2, ARI, R3D, MDC, FFF, MEF, RW2, RWZ, PEF, etc.
.CR2 pour Canon
.NEF pour Nikon
.RW2 pour Panasonic Lumix
.ARW pour Sony
.RAF pour Fujifilm
.PEF chez Pentax
.DNG pour d’autres marques
etc…
Digikam - Gestionnaire de photos numériques open source
Raw therapee est un programme gratuit et multiplateforme de traitement d'images brutes
Le filtre dit AA ou Anti-Aliasing est nécessaire pour éviter l’apparition d’artefacts qui sont des éléments n’existant pas dans l’image et pourtant vue par l’objectif.
Des artefacts peuvent apparaitre si la résolution de l’objectif est supérieure à celle du capteur.
Pour éviter cela, le filtre n’enregistre pas les détails plus petits que deux pixels et applique un floutage.
S’il il n’y avait pas de filtre, ces détails seraient mal enregistrés.
Ce filtre permet aussi d’éviter l’effet de crénelage ou effet marche d’escalier sur l’image.
Vous pouvez constater que le flou créé dans le cas d'un front n'est pas propre.
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